Logo AND Algorithmique Numérique Distribuée

Public GIT Repository
Add log to random_mgr.
[simgrid.git] / src / surf / random_mgr.c
index a5dc07f..e65576a 100644 (file)
+/* Copyright (c) 2007, 2008, 2009, 2010. The SimGrid Team.
+ * All rights reserved.                                                     */
+
+/* This program is free software; you can redistribute it and/or modify it
+  * under the terms of the license (GNU LGPL) which comes with this package. */
 
 #include "surf/random_mgr.h"
 #include "xbt/sysdep.h"
+#include "gras_config.h" /*_XBT_WIN32*/
+
+XBT_LOG_NEW_DEFAULT_SUBCATEGORY(random, surf, "Random part of surf");
+
+#ifdef _XBT_WIN32
+
+static unsigned int _seed = 2147483647;
+
+#ifdef __VISUALC__
+typedef unsigned __int64 uint64_t;
+typedef unsigned int uint32_t;
+#endif
+
+struct drand48_data {
+  unsigned short int __x[3];    /* Current state.  */
+  unsigned short int __old_x[3];        /* Old state.  */
+  unsigned short int __c;       /* Additive const. in congruential formula.  */
+  unsigned short int __init;    /* Flag for initializing.  */
+  unsigned long long int __a;   /* Factor in congruential formula.  */
+};
+
+static struct drand48_data __libc_drand48_data = { 0 };
+
+union ieee754_double {
+  double d;
+
+  /* This is the IEEE 754 double-precision format.  */
+  struct {
+    /* Together these comprise the mantissa.  */
+    unsigned int mantissa1:32;
+    unsigned int mantissa0:20;
+    unsigned int exponent:11;
+    unsigned int negative:1;
+    /* Little endian.  */
+  } ieee;
+
+  /* This format makes it easier to see if a NaN is a signalling NaN.  */
+  struct {
+    /* Together these comprise the mantissa.  */
+    unsigned int mantissa1:32;
+    unsigned int mantissa0:19;
+    unsigned int quiet_nan:1;
+    unsigned int exponent:11;
+    unsigned int negative:1;
 
-#ifdef WIN32
-static double drand48(void)
+  } ieee_nan;
+};
+
+#define IEEE754_DOUBLE_BIAS    0x3ff   /* Added to exponent.  */
+
+double drand48(void);
+
+int
+_drand48_iterate(unsigned short int xsubi[3], struct drand48_data *buffer);
+
+int
+_erand48_r(unsigned short int xsubi[3], struct drand48_data *buffer,
+           double *result);
+
+
+int
+_erand48_r(unsigned short int xsubi[3], struct drand48_data *buffer,
+           double *result)
 {
-   THROW_UNIMPLEMENTED();
-   return -1;
+  union ieee754_double temp;
+
+  /* Compute next state.  */
+  if (_drand48_iterate(xsubi, buffer) < 0)
+    return -1;
+
+  /* Construct a positive double with the 48 random bits distributed over
+     its fractional part so the resulting FP number is [0.0,1.0).  */
+
+  temp.ieee.negative = 0;
+  temp.ieee.exponent = IEEE754_DOUBLE_BIAS;
+  temp.ieee.mantissa0 = (xsubi[2] << 4) | (xsubi[1] >> 12);
+  temp.ieee.mantissa1 = ((xsubi[1] & 0xfff) << 20) | (xsubi[0] << 4);
+
+  /* Please note the lower 4 bits of mantissa1 are always 0.  */
+  *result = temp.d - 1.0;
+
+  return 0;
+}
+
+int _drand48_iterate(unsigned short int xsubi[3],
+                     struct drand48_data *buffer)
+{
+  uint64_t X;
+  uint64_t result;
+
+  /* Initialize buffer, if not yet done.  */
+
+  if (buffer->__init == 0) {
+    buffer->__a = 0x5deece66dull;
+    buffer->__c = 0xb;
+    buffer->__init = 1;
+  }
+
+  /* Do the real work.  We choose a data type which contains at least
+     48 bits.  Because we compute the modulus it does not care how
+     many bits really are computed.  */
+
+  X = (uint64_t) xsubi[2] << 32 | (uint32_t) xsubi[1] << 16 | xsubi[0];
+
+  result = X * buffer->__a + buffer->__c;
+
+
+  xsubi[0] = result & 0xffff;
+  xsubi[1] = (result >> 16) & 0xffff;
+  xsubi[2] = (result >> 32) & 0xffff;
+
+  return 0;
+}
+
+
+double _drand48(void)
+{
+  double result;
+
+  (void) _erand48_r(__libc_drand48_data.__x, &__libc_drand48_data,
+                    &result);
+
+  return result;
 }
+
+void _srand(unsigned int seed)
+{
+  _seed = seed;
+}
+
+int _rand(void)
+{
+  const long a = 16807;
+  const long m = 2147483647;
+  const long q = 127773;        /* (m/a) */
+  const long r = 2836;          /* (m%a) */
+
+  long lo, k, s;
+
+  s = (long) _seed;
+
+  k = (long) (s / q);
+
+  lo = (s - q * k);
+
+  s = a * lo - r * k;
+
+  if (s <= 0)
+    s += m;
+
+  _seed = (int) (s & RAND_MAX);
+
+  return _seed;
+}
+
+int _rand_r(unsigned int *pseed)
+{
+  const long a = 16807;
+  const long m = 2147483647;
+  const long q = 127773;        /* (m/a) */
+  const long r = 2836;          /* (m%a) */
+
+  long lo, k, s;
+
+  s = (long) *pseed;
+
+  k = (long) (s / q);
+
+  lo = (s - q * k);
+
+  s = a * lo - r * k;
+
+  if (s <= 0)
+    s += m;
+
+  return (int) (s & RAND_MAX);
+
+}
+
+
+#define rand_r _rand_r
+#define drand48 _drand48
+
 #endif
 
-static double custom_random(int generator){
-   switch(generator) {
-      
-       case DRAND48:return drand48();  
-       case RAND: return (double)rand()/RAND_MAX; 
-   default: return drand48();
-   }
+static double custom_random(Generator generator, long int *seed)
+{
+  switch (generator) {
+
+  case DRAND48:
+    return drand48();
+  case RAND:
+    return (double) rand_r((unsigned int *) seed) / RAND_MAX;
+  case RNGSTREAM :
+         XBT_INFO("Seen RNGSTREAM");
+         return 0.0;
+  default:
+    return drand48();
+  }
 }
 
 /* Generate numbers between min and max with a given mean and standard deviation */
-float random_generate(random_data_t random){  
-  float x1, x2, w, y;
-  
-  if (random == NULL) return 0.0f;  
+double random_generate(random_data_t random)
+{
+  double a, b;
+  double alpha, beta, gamma;
+  double U1, U2, V, W, X;
+
+  if (random == NULL)
+    return 0.0f;
+
+  if (random->std == 0)
+    return random->mean * (random->max - random->min) + random->min;
+
+  a = random->mean * (random->mean * (1 - random->mean) /
+                      (random->std * random->std) - 1);
+  b = (1 -
+       random->mean) * (random->mean * (1 -
+                                        random->mean) / (random->std *
+                                                         random->std) - 1);
+
+  alpha = a + b;
+  if (a <= 1. || b <= 1.)
+    beta = ((1. / a) > (1. / b)) ? (1. / a) : (1. / b);
+  else
+    beta = sqrt((alpha - 2.) / (2. * a * b - alpha));
+  gamma = a + 1. / beta;
 
   do {
-    /* Apply the polar form of the Box-Muller Transform to map the two uniform random numbers to a pair of numbers from a normal distribution.
-       It is good for speed because it does not call math functions many times. Another way would be to simply:
-         y1 = sqrt( - 2 * log(x1) ) * cos( 2 * pi * x2 )
-    */ 
-    do {
-      x1 = 2.0 * custom_random(random->generator) - 1.0;
-      x2 = 2.0 * custom_random(random->generator) - 1.0;
-      w = x1 * x1 + x2 * x2;
-    } while ( w >= 1.0 );
+    /* Random generation for the Beta distribution based on
+     *   R. C. H. Cheng (1978). Generating beta variates with nonintegral shape parameters. _Communications of the ACM_, *21*, 317-322.
+     *   It is good for speed because it does not call math functions many times and respect the 4 given constraints
+     */
+    U1 = custom_random(random->generator, &(random->seed));
+    U2 = custom_random(random->generator, &(random->seed));
 
-    w = sqrt( (-2.0 * log( w ) ) / w );
-    y = x1 * w;
+    V = beta * log(U1 / (1 - U1));
+    W = a * exp(V);
+  } while (alpha * log(alpha / (b + W)) + gamma * V - log(4) <
+           log(U1 * U1 * U2));
 
-    /* Multiply the Box-Muller value by the standard deviation and add the mean */
-    y = y * random->stdDeviation + random->mean;
-  } while (!(random->min <= y && y <= random->max));
+  X = W / (b + W);
 
-  return y;
+  return X * (random->max - random->min) + random->min;
 }
 
-random_data_t random_new(int generator, int min, int max, int mean, int stdDeviation){
+random_data_t random_new(Generator generator, long int seed,
+                         double min, double max, double mean, double std)
+{
   random_data_t random = xbt_new0(s_random_data_t, 1);
+
   random->generator = generator;
+  random->seed = seed;
   random->min = min;
   random->max = max;
-  random->mean = mean;
-  random->stdDeviation = stdDeviation;
+
+  /* Check user stupidities */
+  if (max < min)
+    THROW2(arg_error, 0, "random->max < random->min (%f < %f)", max, min);
+  if (mean < min)
+    THROW2(arg_error, 0, "random->mean < random->min (%f < %f)", mean,
+           min);
+  if (mean > max)
+    THROW2(arg_error, 0, "random->mean > random->max (%f > %f)", mean,
+           max);
+
+  /* normalize the mean and standard deviation before storing */
+  random->mean = (mean - min) / (max - min);
+  random->std = std / (max - min);
+
+  if (random->mean * (1 - random->mean) < random->std * random->std)
+    THROW2(arg_error, 0, "Invalid mean and standard deviation (%f and %f)",
+           random->mean, random->std);
+
   return random;
 }
-